1.4电势能和电势(第一节)

第4节电势能和电势探究：匀强电场中，静电力对点电荷做功的特点匀强电场场强为E，点电荷质量m，电量q.从A点到B点沿路径①的移动中，电场力做功_______。沿路径②的移动中，电场力做功_______.沿路径③的移动中，电场力做功________.AB①②③结论：电场力对电荷做的功与电荷运动路径无关；非匀强电场中，结论相同。dhαdAB+qELcosWqEdqEl电＝cosWqEdqEl电＝将-q由A移到B的过程，电场力对电荷做功为：用Eq求功的计算方法：匀强电场中Eq与沿电场线方向运动的距离的乘积，Eq与运动方向相同，为正功，反之为负功。将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为：θ练习：AB间间距为10cm，匀强电场的E=1000N/C，AB连线与电场线夹角为37°，当q=-10－4C从A移到C再移到B，电场力做功是多少？ABCAB从A到B移动正电荷，电场力做功2×10-4J的功；若换路径到B，电场力做功多大？结论：电场力对电荷做的功与电荷运动路径无关；非匀强电场中，结论相同。一､静电力做功1.计算公式:W=FScosθ=±Eq·d║单位：J标量适用匀强电场正功与负功的判断方法:同向正，反向负2.特点:静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷经过的路径无关.该结论适用于一切电场思考：重力做功特点与之相同，量度重力势能的变化；电场力做功，量度什么能的变化？由系统内相对位置决定的能量------势能电场、电荷构成的系统，具有电势能二､电势能1.电势能:由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关,电荷在电场中具有由相对位置和相互作用力决定的势能,这种势能叫做电势能.2.电场力做功与电势能变化的关系(1)结论:静电力做的功等于电势能的减少量.(2)关系式:WA-B=EpA-EpB=-ΔEp电场力做正功，电势能减少；做负功，电势能增加；|W电场力|=|△Ep|思考：怎样利用“功”，计算电荷在某处的电势能呢？已知：重力势能的相对性—选定零势能参考点（1）电势能具有相对性，与零势能参考面的选择有关：通常：1）点电荷电场，以无穷远为零势能参考面。2）大地或电场中的接地点3）人为规定的点或面（2）电势能是有正负的标量，代表电势能的大小；1J0-1J（3）电势能属于电荷与电场组成的系统（系统性），常说成电荷的电势能3、电势能的计算：电荷在某点的电势能,等于把它从该点移动到零势能位置时，静电力做的功.利用“功”求电势能：（方法一）带正负号计算EPA=WA-0=－W0-AWA－B＞0EPA＞EPB=0WA－B＜0EPA＜EPB=0(4)判定电荷在不同位置处的电势能的高低、正负:做功法：将电荷从A移到零势能点BAOC问题：将+q从A移到O，再移到C，电场力做什么功？电势能怎么变？以O为零势能点，电荷在A、C处电势能的正负如何？以A为零势能点，电荷在O、C处的电势能的大小关系如何？利用“功”求电势能：（方法二）绝对值计算，判断正负值；EPA=±║WA-0║例、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中,电势能分别改变了多少？共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？增加了1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5JEPC=-1.2×10-5JEPB=3×10-5JEPA=-3×10-5J增加了3×10-5J.减少了1.2×10-5J.例、将带电量为3×10-6C的正电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了3×10-6J的功，以B为零电势能参考面，（1）该电荷在A点的电势能多大？（2）电荷6×10-6C从A移到B，电场力做多少功？该电荷在A点的电势能多大？（3）电荷1×10-6C在A点电势能多大？思考：怎样量度电场使电荷具有电势能的本领？AB1.4电势能和电势第二节复习：1、匀强电场中，求功的方法2、静电力做功的特点：3、判断电势能大小的方法：4、判断电势能正负的方法：5、利用“功”求电势能的方法：+-总结电荷在电场中移动时，静电力做功情况A0lθE+cos0qElWAcosqElEPAcosElqEPA该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。三、电势设EP0=0该比值称为A点的电势零势能参考点三､电势1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,用φ表示.2.定义式:φA==计算方法一：带正负号计算。3.在国际单位制中,电势的单位是伏特(V),1V=1J/C.4.电势是标量,只有大小,没有方向.PAEq0AWq-例：某电场中，-1×10-4C点电荷在A处电势能为4×10-2J，则电场中A点的电势多大？没有电荷时，A处电势多大？5.电势是描述电场本身性质的，由场源决定。利用电势能求电势利用电场力功求电势沿着电场线移动正电荷，电场力做___功，正电荷的电势能_____，电场的电势_____;正减少减少6、电势具有相对性，大小与零电势的选择有关。零势能参考面就是零电势参考面，常见的有：1、点电荷电场，以无穷远为零电势参考面。2、大地、电场中的接地点3、人为规定的点或面电势有正负，正负代表电势的大小（高低）结论：沿着电场线的方向，电势减少；高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。+10v+1v0v-1v-10v+φo=0AB00,0AAWqj-00,00,0OBBOBB沿着电场线移动负电荷，电场力做___功，负电荷的电势能_____，电场的电势_____;负增加减少6、电势具有相对性，大小与零电势的选择有关。零势能参考面就是零电势参考面。结论：沿着电场线的方向，电势减少；高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。结论：从高电势向低电势移动电荷，正电荷的电势能减少，负电荷的电势能增加。-φo=0AB00,0AAWqj-00,00,0OBBOBB、真空中、点电荷形成电场，电场中某点的电势的计算法方法：零电势参考面------选无穷远时：AAQkrAB计算方法：代入场源电荷的正负号计算；正电荷周围电场的电势大于零，负电荷周围电场的电势小于零多点电荷空间某点电势，求代数和（含正负号加）孤立点电荷的电势：无穷远处φ=0，则正电荷周围，φ0负电荷周围，φ0AAQkrABC等量异号电荷：AB中垂线上，φ=0正电荷一侧，φ0负电荷一侧，φ0φC=φ-+φ+补充：真空中、均匀带电球壳形成的电场球壳外的某点电势：AAQkr球壳、壳内的某点电势：AQkRR是球壳半径rR例：某电场中，-1×10-4C点电荷从A处移到无穷远克服电场力4×10-2J，从无穷远移到B，电场力做功2×10-2J，则电场中A点的电势多大？,B处电势多大？结论：沿着电场线的方向，电势减少；高于零电势的值是正值，低于零电势的值是负值。利用电势能、功求电势：方法（二）绝对值计算，正负判断PAEq0AWq-ΦA=±∣∣=±∣∣8、电势的数值意义：某点的电势，数值上等于+1C电荷在该点具有的电势能，等于-1C电荷具有的电势能的负数电势是描述电场“能的性质”的物理量，与检验电荷无关。电势用来计算电势能及电场力做功方法：带正负计算利用“电势”求电势能：EPA=φAq例：某电场中，-1×10-4C点电荷在A处电势能为4×10-2J，则在A点放入+3×10-4C的电荷，该电荷具有的电势能多大？练习：已知:匀强电场场强中有点电荷Q1=－4×10－5C从A移到O电场力做功-6×10-4J，再从O移到B电场力做功-2×10-4J。ABO以B点为零电势参考点，Q1在A、O、B三点时，具有的电势能分别是多少？匀强电场中，A、O、B三点的电势是多少？与Q1是否有关？以O为零电势参考点，匀强电场中，A、O、B三点的电势又是多少？在A点放入Q2电荷，Q2=2×10－5C.其电势能多大？1、电势是描述电场的能量性质的物理量，由电场自身因素决定，与电场中的检验电荷无关。场强是描述电场的力的性质的物理量，由电场自身因素决定，与电场中的检验电荷无关。回顾:2、电势的高低与零电势的选择有关，具有相对性。正负代表大小（高低）－5V＜－2V＜0V＜＋5V3、电场线指向电势降低的方向，沿电场线方向，电势降低。电场线密集区场强大，电场线稀疏区场强小。AAQkr2AAQEkr小结：电场力做功特点，电场力做功的计算、正负功判断；电场力做功与电势能的关系；电势能及电势能大小计算、正负的判断；电势及电势高低的判断。1、下列说法中，正确的是：A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加BC课堂训练：图31-A-45、某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图31-A-4所示，可以判定（）A．粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度B．粒子在A点的动能小于它在B点的动能C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能D．电场中A点的电势低于B点的电势B6、一点电荷仅受电场力作用，由A点无初速释放，先后经过电场中的B点和C点。点电荷在A、B、C三点的电势能分别用EA、EB、EC表示，则EA、EB和EC间的关系可能是-------（）A．EA＞EB＞ECB．EA＜EB＜ECC．EA＜EC＜EBD．EA＞EC＞EBADAbAEBE7、如图31-A-6（Ⅰ）所示，AB是电场中的一条电场线，若将一负电荷从A点由静止释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中速度时间图线如图31-A-6（Ⅱ）所示，、表示电势，、表示电势能，则下列判断正确的是（）A．A＞B，EA＞EBB．A＞B，EA＜EBA＜B，EA＞EBD．A＜B，EA＜EBC．C3、如图所示，把电量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能＿＿＿（选填“增大”、“减小”或“不变”）；若A点的电势UA＝15V，B点的电势UB＝10V，则此过程中电场力做的功为＿＿＿＿J。2、把电量q1=5×10-5C的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做功W1=10-3J，若B为零电势参考点，则电荷q1在A、B两点的电势能EA1=________J，EB1=____J；若A为零电势参考点,把q2=-1×10-4C的电荷从A点移到B点，电场力做功W2=_______J，电荷q2从A到B电势能的变化为_______？4、已知:匀强电场的场强E=5×10＋5N/C，点电荷Q1=4×10－5CQ2=2×10－5C.AO=10cmBO=20cm将Q1从A移到O，再移到B点，电场力分别做多少功？电势能分别变化多少？ABO以O点为零势能点，Q1在A、O、B三点时，具有的电势能分别是多大？以B点为零势能点，Q1在A、O、B三点时，具有的电势能分别是多大？以O点为零势能点，Q2在ABO处具有的电势能分别是多大？利用“功”求电势能的方法一：代入正负号计算二：绝对值计算，判断正负值